[發(fā)明專利]一種C/SiC新型機械密封環(huán)的制造方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201610910155.8
• 申請日: 2016-10-12
• 公開（公告）號: CN107445640A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設計）人: 李建國;劉利霞;李佳佳;蘇競艷
• 申請（專利權）人: 平順縣西溝龍鼎新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/84;C04B35/80;C04B41/87;C04B35/65
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1.一種C/SiC新型機械密封環(huán)的制造方法，該方法包括以下主要步驟：

步驟1，碳纖維預制體的制備

將若干層的單層0°無緯布、胎網、90°無緯布、胎網依次循環(huán)疊加到設計的厚度，并通過接力針刺制備出設計的碳纖維預制體；針刺密度為25～30針/cm²，體積密度為0.5～0.55g/cm³，其中胎網層與無緯布層的體積比為1∶2～1∶5；

步驟2，多孔C/SiC復合材料的制備

以丙烯或天然氣作為反應氣體，在步驟1制備的碳纖維預制體內沉積PyC(熱解碳)，沉積溫度為930～1100℃，在碳纖維預制體的單絲碳纖維表面制備100～150nm厚的熱解碳界面，然后在氬氣或真空條件下1700～1900℃高溫熱處理，制得含熱解碳界面的碳纖維預制體；將含熱解碳界面的碳纖維預制體置于化學氣相沉積爐，以三氯甲基硅烷作為反應氣體，在碳纖維預制體內沉積SiC陶瓷基體，沉積溫度為1000～1200℃，制備出密度為1.5～1.7g/cm³的多孔C/SiC復合材料；

步驟3，預加工1

對步驟2制備的多孔C/SiC復合材料進行機加工，獲得密封環(huán)坯體。加工時除厚度方向單面預留的余量外，其余尺寸完全按照密封環(huán)圖紙要求；

步驟4，滲硅處理

將步驟3預加工好的密封環(huán)坯體在真空爐中進行滲硅處理，浸滲溫度：1550～1600℃，保溫，獲得密度為2.1～2.4g/cm³，開孔隙率小于1％的C/SiC密封環(huán)坯體；

步驟5，預加工2

對步驟4制備的C/SiC密封環(huán)坯體的厚度方向(也就是密封環(huán)的摩擦面)均勻磨削加工，加工后，厚度尺寸比圖紙要求尺寸小；

步驟6，沉積SiC涂層

將步驟5加工后的密封環(huán)的非摩擦面通過石墨紙進行保護，并置于化學氣相沉積爐，以三氯甲基硅烷作為反應氣體，在密封環(huán)的摩擦面沉積SiC陶瓷涂層，沉積溫度為1000～1200℃，制得厚度約為0.1～0.15mm的SiC涂層；

步驟7，精加工

將步驟6制備的帶有SiC涂層的密封環(huán)坯體的摩擦面進行精磨加工，并進行拋光處理，達到圖紙要求的尺寸精度和表面光潔度(不大于0.1μm)，制得C/SiC機械密封環(huán)。

2.根據權利要求1所述的C/SiC新型機械密封環(huán)的制造方法，其特征在于步驟2中所述的多孔C/SiC復合材料的熱解碳沉積時間為10～30h；高溫熱處理時間為1～2h，以三氯甲基硅烷作為反應氣體的沉積時間為400～500h。

3.根據權利要求1或2所述的C/SiC新型機械密封環(huán)的制造方法，其特征在于步驟3中所述的加工厚度方向單面預留余量為0.3～0.5mm。

4.根據權利要求1-3之一所述的C/SiC新型機械密封環(huán)的制造方法，其特征在于步驟4中所述的滲硅保溫時間為1～2h。

5.根據權利要求1-4之一所述的C/SiC新型機械密封環(huán)的制造方法，其特征在于步驟5中所述的厚度尺寸比圖紙要求尺寸小0.08～0.1mm。

6.根據權利要求1-5之一所述的C/SiC新型機械密封環(huán)的制造方法，其特征在于步驟6中所述的沉積時間為200～300h。